מודלי AI מיפו 766 גנים הקשורים לסכיזופרניה, רובם חדשים למחקר

מאות גנים במקום גן בודד

סכיזופרניה היא אחת החידות הגדולות של הגנטיקה המודרנית. בניגוד למחלות שנגרמות ממוטציה בודדת, ההפרעה נובעת משילוב של מאות וריאנטים גנטיים, שלכל אחד מהם השפעה קטנה על תהליכים מוחיים שונים. חלק מהווריאנטים משפיעים על התפתחות תאי העצב, ואחרים משנים את התקשורת ביניהם או את ארגון הקשרים במוח. כדי להבין את הארכיטקטורה הזו, מדענים צריכים לברר לא רק מהו הגורם הבודד, אלא כיצד הגנים מתקשרים זה עם זה והאם הם יוצרים רשתות ביולוגיות שמגבירות את הסיכון. לשם כך נדרשים מודלים חישוביים מבוססי AI כדי לשחזר את הפעילות המתואמת של אלפי גנים במוח האנושי.

מפת הסיכון המוארת

מחקר שפורסם בכתב העת Nature Genetics מספק את אחת התמונות המפורטות ביותר עד כה. הצוות זיהה 766 גנים הקשורים לסכיזופרניה, מתוכם 641 לא הופיעו בניתוחים טרנסקריפטומיים (transcriptomic, ניתוח פעילות ה-RNA) קודמים. חלק ניכר מהגנים זוהו בזכות איתותי ויסות גנטיים לטווח ארוך, עדות שמחזקת את ההנחה שהגנים המעורבים במחלה פועלים כרשת מקושרת ולא כאלמנטים מבודדים. החוקרים השוו את הממצא להדלקת אורות בשכונה שלמה: עד עכשיו יכלו לראות רק כמה בתים מוארים, ועכשיו הם מצליחים להבחין בחלק גדול בהרבה ממפת הסיכון הגנטי.

שיטה והיקף הנתונים

המחקר ניתח נתונים גנטיים של יותר מ-102,000 בני אדם, וכן דגימות רקמת מוח משישה אזורים במוח שהתקבלו ממאות תורמים. בפרויקט השתתפו חוקרים ממכון Lieber להתפתחות המוח, אוניברסיטת בארי (University of Bari) ועשרות מרכזים פסיכיאטריים במדינות שונות. המודלים החישוביים שימשו לשחזור הפעילות המתואמת של אלפי גנים, ולא רק לאיתור נקודתי של מוטציות. הווריאנטים פועלים בתיאום ותורמים יחד לסיכון, ועם חשיפת חלק מהיסודות הללו, מדענים יכולים לחקור בדיוק רב יותר את התנהגות המחלה וטיפולים אפשריים.

פער בין גנטיקה לסימפטומים

ארגון הבריאות העולמי מעריך שסכיזופרניה פוגעת בכ-23 מיליון בני אדם ברחבי העולם, בערך אחד מכל 345 אנשים. למרות שמומחים מזהים שזה מכבר את חשיבות הגנטיקה, עדיין לא ברור כיצד הגורמים הביולוגיים הרבים מתקשרים זה עם זה. היסטוריה משפחתית מעלה את הסיכון אך אינה קובעת אותו: יש אנשים עם קרובי משפחה שלקו במחלה שלעולם לא יפתחו אותה, ואחרים מאובחנים ללא שום היסטוריה משפחתית ידועה. המחלה משנה את תפיסת המציאות ובאה לידי ביטוי בהזיות ומחשבות שווא, ויכולה לגרום גם לבידוד חברתי, ירידה במוטיבציה, בעיות קשב, קשיי זיכרון והפרעות חשיבה. המגוון הזה של סימפטומים משקף את מורכבות המנגנונים הביולוגיים שמתחת לפני השטח, ואין גן בודד שאחראי להם, אלא רשת נרחבת של תהליכים שמשפיעים אלה על אלה.